RU2502950C1 - Method for topographic imaging of streamlining of moving object - Google Patents
Method for topographic imaging of streamlining of moving object Download PDFInfo
- Publication number
- RU2502950C1 RU2502950C1 RU2012132742/28A RU2012132742A RU2502950C1 RU 2502950 C1 RU2502950 C1 RU 2502950C1 RU 2012132742/28 A RU2012132742/28 A RU 2012132742/28A RU 2012132742 A RU2012132742 A RU 2012132742A RU 2502950 C1 RU2502950 C1 RU 2502950C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working area
- plane
- hologram
- exposure
- moving body
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Holo Graphy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в физике горения при исследовании процессов смешения, воспламенения и горения топлив, визуализации факелов пламени, истекающих из форсунок, в экспериментальной газовой динамике, на баллистических установках при изучении обтекания тел при сверхзвуковых скоростях, а также в других аналогичных областях.The invention relates to the field of optical instrumentation and can be used in combustion physics when studying the processes of mixing, ignition and combustion of fuels, visualizing flame flames flowing out of nozzles, in experimental gas dynamics, in ballistic installations when studying the flow around bodies at supersonic speeds, and also in other similar areas.
Известен способ голографической визуализации обтекания движущихся тел на баллистических установках (см. В.Т. Черных. «Голографическая интерферометрия фазовых объектов» - Л.: «Наука», Ленинград. отд.-е, 1979 г. / А.Ф.Белозеров и др., с. 168-170 и 212-216) путем последовательной записи на регистрирующей среде объектной волны, прошедшей сквозь газодинамическое течение, и опорной волны.A known method of holographic visualization of the flow around moving bodies in ballistic installations (see V.T. Chernykh. "Holographic interferometry of phase objects" - L.: "Science", Leningrad. Department, 1979 / A.F. Belozerov and etc., pp. 168-170 and 212-216) by sequentially recording on the recording medium an object wave that has passed through the gas-dynamic flow and a reference wave.
Известен также способ голографической визуализации обтекания движущихся тел (см. Р. Кольер, К. Беркхарм, Л. Лин, «Оптическая голография» - М.: Мир, 1973 г., с.479), в котором последовательная регистрация объектной и опорной волн на регистрирующей среде производится двухэкспозиционным методом.There is also a method of holographic visualization of the flow around moving bodies (see R. Collier, K. Berkharm, L. Lin, “Optical holography” - M .: Mir, 1973, p. 479), in which the sequential registration of object and reference waves on the recording medium is carried out by two-exposure method.
Наиболее близким техническим решением является способ голографической визуализации обтекания движущегося тела в условиях аэробаллистической установки (см. В.Т. Черных «Исследование движения тел в двухфазных потоках голографическим методом. / Духовский И.А., Ковалев П.А. и др., «Оптика и спектроскопия», т.63, в.5, с.1005-1008, 1987 г.) посредством двухлучевого интерферометра, содержащего оптически связанные лазер, светоделитель для образования опорной и объектной ветвей, коллиматоры опорной и объектной ветвей, систему зеркал, установленных вдоль опорной и объектной ветвей, рабочую зону, проекционный объектив и узел регистрации голограммы, путем последовательной записи на регистрирующей среде опорного волнового фронта и объектного волнового фронта, прошедшего сквозь газодинамическое течение около движущегося тела, перпендикулярно вектору скорости потока.The closest technical solution is the method of holographic visualization of the flow around a moving body in an aeroballistic installation (see V.T. Chernykh "Investigation of the motion of bodies in two-phase flows by the holographic method. / Dukhovskiy I.A., Kovalev P.A. et al.," Optics and spectroscopy ”, v.63, v.5, p.1005-1008, 1987) by means of a two-beam interferometer containing optically coupled laser, a beam splitter for the formation of the reference and object branches, collimators of the reference and object branches, a system of mirrors mounted along op molecular weight and object branch, the work area, a projection lens and a hologram recording assembly, by successively recording on the recording medium the reference wavefront and the object wavefront that has passed through the gas-dynamic flow around a moving body, perpendicular to the flow velocity vector.
Недостатком известных способов являются ограниченные технологические возможности при голографической визуализации обтекания движущегося тела, обусловленные тем, что посредством этих способов исследуемое газодинамическое течение просвечивают только по нормали к вектору скорости потока, как в меридиональной, так и в сагиттальной плоскостях. Полученные голографические интерферограммы используют для расчета распределения поля плотностей в указанных плоскостях в различных сечениях потока, как в головной ударной волне, так и в следе за движущимся телом.A disadvantage of the known methods is the limited technological capabilities for holographic visualization of the flow around a moving body, due to the fact that by means of these methods the gas-dynamic flow under study is detected only along the normal to the flow velocity vector, both in the meridional and in the sagittal planes. The obtained holographic interferograms are used to calculate the distribution of the density field in the indicated planes in different sections of the flow, both in the head shock wave and in the wake of the moving body.
Однако представляет практический интерес изучение обтекания тела, движущегося со сверхзвуковой скоростью, в том случае, когда объектный волновой фронт направляют вдоль траектории движения тела, а волновой фронт просвечивает поток навстречу вектору скорости движущегося тела.However, it is of practical interest to study the flow around a body moving at supersonic speed in the case when the object wavefront is directed along the path of the body and the wavefront shines through the flow towards the velocity vector of the moving body.
Задачей изобретения является расширение технологической возможности способа голографической визуализации обтекания движущихся тел.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of the method of holographic visualization of the flow around moving bodies.
Технический результат достигается тем, что в способе голографической визуализации обтекания движущегося тела посредством двухлучевого интерферометра с оптической системой для формирования опорного и объектного пучков, системой зеркал, установленных вдоль опорной и объектной ветвей, рабочей зоной, проекционным объективом и узлом регистрации голограммы, путем последовательной записи на регистрирующей среде узла регистрации голограммы опорного пучка и объектного пучка, при этом объектным пучком просвечивает рабочую зону, движущееся тело фокусируют при помощи проекционного объектива в плоскость регистрирующей среды, а голограмму регистрируют двухэкспозиционным методом, причем при первой экспозиции исследуемое движущееся тело в рабочей зоне отсутствует, согласно предлагаемому изобретению, рабочую зону образовывают при помощи первой и второй плоскопараллельных пластин-зеркал, образующих с оптической осью равные углы, но противоположные по знаку, а при второй экспозиции в рабочую зону сквозь отверстие, выполненное во второй плоскопараллельной пластине-зеркале, направляют тело, движущееся со сверхзвуковой скоростью, газодинамическое течение около которого исследуется, причем в это время в рабочей зоне распространяют объектный пучок, вектор
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан двухлучевой интерферометр для реализации предлагаемого способа голографической визуализации обтекания движущегося тела.The invention is illustrated by the drawing, which shows a two-beam interferometer for implementing the proposed method of holographic visualization of the flow around a moving body.
Цифрами на чертеже обозначены:The numbers in the drawing indicate:
1 - лазер,1 - laser
2 - светоделитель,2 - a beam splitter,
3 - коллиматор объектной ветви,3 - collimator of the object branch,
4 - первая плоскопараллельная пластина (первое зеркало объектной ветви),4 - the first plane-parallel plate (first mirror of the object branch),
5 - вторая плоскопараллельная пластина (второе зеркало объектной ветви),5 - the second plane-parallel plate (second mirror of the object branch),
6 - проекционный объектив,6 - projection lens
7 - узел регистрации голограммы,7 - node hologram registration,
8 - первое зеркало опорной ветви,8 - the first mirror of the supporting branch,
9 - второе зеркало опорной ветви,9 - the second mirror of the supporting branch,
10 - коллиматор опорной ветви,10 - collimator of the supporting branch,
11 - рабочая зона,11 - working area
12 - отверстие, выполненное во второй плоскопараллельной пластине,12 - hole made in the second plane-parallel plate,
13 - исследуемое тело, движущееся со сверхзвуковой скоростью.13 - the investigated body moving with supersonic speed.
Двухлучевой интерферометр содержит оптическую систему для формирования опорного и объектного пучков, систему зеркал, установленных вдоль опорной и объектной ветвей. Двухлучевой интерферометр содержит оптически связанные лазер 1, светоделитель 2 для образования опорной и объектной ветвей, коллиматор 3 объектной ветви, рабочую зону 11, систему зеркал объектной ветви, проекционный объектив 6 и узел 7 регистрации голограммы, систему зеркал опорной ветви, состоящую из первого 8 и второго 9 зеркал, коллиматор 10 опорной ветви.A double-beam interferometer contains an optical system for forming the reference and object beams, a system of mirrors mounted along the reference and object branches. The double-beam interferometer contains an optically coupled
В двухлучевом интерферометре система зеркал объектной ветви выполнена в виде первой 4 и второй 5 плоскопараллельных пластин, образующих с оптической осью равные углы, но противоположные по знаку.In a two-beam interferometer, the system of mirrors of the object branch is made in the form of the first 4 and second 5 plane-parallel plates, forming equal angles with an optical axis, but opposite in sign.
Во второй плоскопараллельной пластине 5 выполнено отверстие 12, диаметр которого больше диаметра исследуемого тела 13, движущегося со сверхзвуковой скоростью.In the second plane-parallel plate 5, a
Система зеркал объектной ветви установлена в рабочей зоне 11, между коллиматором 3 объектной ветви и проекционным объективом 6.The mirror system of the object branch is installed in the working
Согласно предлагаемому способу голографической визуализации обтекания движущегося тела 13, при помощи описанного двухлучевого интерферометра, в плоскости регистрирующей среды узла 7 регистрации голограммы последовательно записывают опорный Wоп и объектный Wоб световые пучки. Объектным пучком Wоб просвечивают рабочую зону 11. Посредством проекционного объектива 6 фокусируют движущееся тело 13 в плоскость регистрирующей среды узла 7 регистрации голограммы. Голограмму регистрируют двухэкспозиционным методом, причем при первой экспозиции исследуемое движущееся тело 13 в рабочей зоне 11 отсутствует. Рабочую зону 11 образовывают при помощи первой 4 и второй 5 плоскопараллельных пластин-зеркал, образующих с оптической осью равные углы, но противоположные по знаку.According to the proposed method of holographic visualization of the flow around a moving body 13, using the described two-beam interferometer, in the plane of the recording medium of the
При второй экспозиции в рабочую зону 11 сквозь отверстие 12, выполненное во второй плоскопараллельной пластине-зеркале 5, направляют тело 13, движущееся со сверхзвуковой скоростью, газодинамическое течение около которого исследуется. В это время в рабочей зоне 11 распространяют объектный пучок Wоб, вектор
Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.
Когерентное излучение от лазера 1 посредством светоделителя 2 делится на опорный Wоп и объектный Wоб световые пучки. Это пучки поступают, соответственно, в коллиматоры 3 и 10 объектной и опорной ветвей. Далее объектный пучок Wоб отражается от первой плоскопараллельной пластины (зеркала) 4, просвечивает рабочую зону 11 и, отразившись от второй плоскопараллельной пластины (зеркала) 5, поступает в проекционный объектив 6. Проекционный объектив 6 сопрягает плоскость рабочей зоны 11 с плоскостью регистрирующей среды узла 7 регистрации голограммы.Coherent radiation from the
Опорный пучок Wоп с помощью зеркал 8 и 9 вводится в коллиматор 10 опорной ветви. Опорный пучок Wоп поступает в плоскость регистрирующей среды узла 7 регистрации голограммы под некоторым углом θ к объектному пучку Wоб.The reference beam W op using mirrors 8 and 9 is introduced into the
Голограмму регистрируют двухэкспозиционным методом.The hologram is recorded by a two-exposure method.
За время первой экспозиции объект исследования (исследуемое движущееся тело 13) в рабочей зоне 11 отсутствует.During the first exposure, the object of study (the investigated moving body 13) is absent in the working
При второй экспозиции в рабочую зону 11 сквозь отверстие 12, выполненное во второй плоскопараллельной пластине (зеркале) 5, поступает тело 13, движущееся со сверхзвуковой скоростью, газодинамическое течение около которого исследуется.During the second exposure, a body 13 enters the working
Как показано на чертеже, в это время в рабочей зоне 11 распространяется объектный пучок Wоб, вектор
При восстановлении волновых фронтов с голограммы получают интерференционную картинку, полосы которой имеют концентрическую форму и соответствуют плоскости наблюдения, перпендикулярной оптической оси объектной ветви. Эти полосы соответствуют линиям равной плотности и будут характеризовать радиальное распределение плотности около движущегося тела.When reconstructing wave fronts from a hologram, an interference image is obtained, the stripes of which are concentric in shape and correspond to the observation plane perpendicular to the optical axis of the object branch. These bands correspond to lines of equal density and will characterize the radial distribution of density around a moving body.
Такое решение авторами предложено впервые в практике газодинамических исследований.The authors proposed such a solution for the first time in the practice of gas-dynamic research.
Следует отметить, что при исследовании обтекания тел (например, модель сфера), создающих осесимметричные течения, разброс по траектории движения достаточно мал, и диаметр отверстия в пластине (зеркале) 5 может превышать на несколько миллиметров диаметр тела. При решении других баллистических задач диаметр отверстия в пластине (зеркале) 5 должен выбираться с учетом разброса траектории движения тела.It should be noted that when studying the flow around bodies (for example, a sphere model) that create axisymmetric flows, the scatter along the motion path is quite small, and the diameter of the hole in the plate (mirror) 5 can exceed the diameter of the body by several millimeters. When solving other ballistic problems, the diameter of the hole in the plate (mirror) 5 should be selected taking into account the spread of the trajectory of the body.
Таким образом, создан новый способ, позволивший расширить технологические возможности при голографической визуализации обтекания движущегося тела.Thus, a new method was created that made it possible to expand technological capabilities in holographic visualization of the flow around a moving body.
Использование предлагаемого способа позволит получать голографические интерферограммы, соответствующие фронтальному просвечиванию газодинамического течения, и тем самым получать количественные сведения о распределении плотности в радиальном направлении.Using the proposed method will allow to obtain holographic interferograms corresponding to the frontal transillumination of the gas-dynamic flow, and thereby obtain quantitative information about the density distribution in the radial direction.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012132742/28A RU2502950C1 (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Method for topographic imaging of streamlining of moving object |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012132742/28A RU2502950C1 (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Method for topographic imaging of streamlining of moving object |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2502950C1 true RU2502950C1 (en) | 2013-12-27 |
Family
ID=49817770
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012132742/28A RU2502950C1 (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Method for topographic imaging of streamlining of moving object |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2502950C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2751444C2 (en) * | 2016-06-24 | 2021-07-13 | МАЙКРОСОФТ ТЕКНОЛОДЖИ ЛАЙСЕНСИНГ, ЭлЭлСи | Relational visualization of holographic objects |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1990000269A1 (en) * | 1988-07-01 | 1990-01-11 | National Research Development Corporation | Underwater inspection apparatus and method |
RU1783292C (en) * | 1991-01-08 | 1992-12-23 | Научно-производственный центр при Николаевском кораблестроительном институте | Device for studying flows using holography-interferometer method |
RU51737U1 (en) * | 2005-11-08 | 2006-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Летно-исследовательский институт имени М.М. Громова" | GAS-DYNAMIC INSTALLATION |
-
2012
- 2012-07-31 RU RU2012132742/28A patent/RU2502950C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1990000269A1 (en) * | 1988-07-01 | 1990-01-11 | National Research Development Corporation | Underwater inspection apparatus and method |
RU1783292C (en) * | 1991-01-08 | 1992-12-23 | Научно-производственный центр при Николаевском кораблестроительном институте | Device for studying flows using holography-interferometer method |
RU51737U1 (en) * | 2005-11-08 | 2006-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Летно-исследовательский институт имени М.М. Громова" | GAS-DYNAMIC INSTALLATION |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
"Оптика и спектроскопия", т.63, вып.5, с.1005-1008, 1987. * |
"Оптика и спектроскопия", т.63, вып.5, с.1005-1008, 1987. Белозеров А.Ф. Голографическая аппаратура для визуализации газовых потоков, Всероссийский семинар, Санкт-Петербург, 22-24 мая 2007. * |
Белозеров А.Ф. Голографическая аппаратура для визуализации газовых потоков, Всероссийский семинар, Санкт-Петербург, 22-24 мая 2007. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2751444C2 (en) * | 2016-06-24 | 2021-07-13 | МАЙКРОСОФТ ТЕКНОЛОДЖИ ЛАЙСЕНСИНГ, ЭлЭлСи | Relational visualization of holographic objects |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Goldstein et al. | Optical systems for flow measurement: shadowgraph, schlieren, and interferometric techniques | |
EP3526583B1 (en) | Particle characterisation instrument | |
Feldmann et al. | Optical measurements: techniques and applications | |
CN109932304A (en) | A kind of method and device based on digital in-line holographic measurement drop refractive index | |
RU2502950C1 (en) | Method for topographic imaging of streamlining of moving object | |
JPH0321072B2 (en) | ||
Trolinger | Flow visualization holography | |
RU123136U1 (en) | HOLOGRAPHIC INTERFEROMETER | |
CN113093453A (en) | Multi-beam PIV lighting system | |
Arbuzov et al. | Optical diagnostics of the structure and evolution of buoyant jets in a high-viscosity fluid | |
RU2557374C1 (en) | Method for holographic rendering of high-speed processes | |
Ahmed et al. | Structured light-field focusing for flowfield diagnostics | |
Chen et al. | Ultra-high-speed pulse-burst phase conjugate digital in-line holography for imaging through shock-wave distortions | |
RU140573U1 (en) | HOLOGRAPHIC DEVICE FOR THE STUDY OF FAST PROCESSING PROCESSES | |
Mizukaki et al. | Flow Visualization inside a Rotating Detonation Engine near Injection Nozzles Using Point-Diffraction Interferometry | |
Poplavski et al. | On the peculiarities of LDA method in two-phase flows with high concentrations of particles | |
RU2500005C1 (en) | Method of obtaining topographic interference patterns of phase object | |
CN214751259U (en) | Multi-beam PIV lighting system | |
RU2548935C1 (en) | Method of obtaining interference pattern in coherent light | |
Veysset | Real-time observations of materials under dynamic loading conditions at the micron scale | |
RU140586U1 (en) | LASER INTERFEROMETER | |
Choudhary et al. | Quasi-tomographic space-time interferometry for spatially resolved imaging of high-frequency density fluctuations | |
Arroyo et al. | Digital image plane holography for three-component velocity measurements in turbomachinery flows | |
Nowicki et al. | Computational microscopy at 5 meters using axially-symmetric sequential Fourier sampling | |
Shang et al. | The Dynamic Measurement of Impinging Sheet Thickness via Partial Coherent Interferometry |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150801 |